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Verfahren zur Abwasserreinigung mit Gewinnung von Faulschlamm Die
Erfindung bezieht sich auf die Behandlung von Abwasser und im engeren Sinne auf
die Verminderung des Wassergehaltes und des Volumens von Schlamm bei der Schlammfaulung.
Allgemein gesagt ist die Abwasserreinigung ein Entwässerungsvorgang, der eine Reihe
von wechselseitig voneinander abhängigen und aufeinanderfolgenden Maßnahmen zur
Trennung suspendierter absetzbarer und faulfähiger Feststoffe von einer großen Wassermenge
umfaßt. Die Abscheidung dieser Schwebestoffe wird in Absetz- oder Klärbecken verschiedener
Art vorgenommen, in denen 17ei einer Aufenthaltszeit des Abwassers von etwas mehr
als i 1!@@ Stunden gewöhnlich etwas mehr als 99, 5 % des ursprünglichen Wassergehaltes
durch Dekantieren entfernt wird. Wenn das überlaufwasser gut gereinigt werden soll,
muß es einer zweiten Reinigung und Klärung in bekannter Weise unterworfen werden.
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Der durch einen Absetzvorgang erhaltene Schlamm hält Wasser sehr fest
und ist daher sehr voluminös. Je weitgehender die Reinigung des Abwassers getrieben
wird, um so größer ist das Volumen des anfallenden Schlammes. Der Wassergehalt dieses
Schlammes schwankt im allgemeinen zwischen 94 und 98% und hängt weitgehend von den
wasserhaltenden Eigenschaften der komplexen organischen und mineralischen Feststoffe
des Schlammes ab.
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Der organische Anteil der Feststoffe des Schlammes wird teilweise
durch die Einwirkung von Bakterien zersetzt, wenn man Frischschlamm einige Zeit
liegen läßt. In richtig arbeitenden Faulräumen ist dieser Anteil groß. Dieses Verfahren,
bekannt
als Schlammfaulung, ist weit verbreitet, um faulfähigen Abwasserschlamm unschädlich
zu machen und dabei das Volumen des abzustoßenden Schlammes zu vermindern sowie
um wertvolles Kraftgas zu gewinnen. In neuzeitlichen Anlagen wird der Frischschlamm
in besondere Kammern, bekannt als Schlammfaulbehälter, gebracht hzir#. gepumpt,
nachdem er vorher mit schon gefaultem Material geimpft worden ist, und dort . einer
anaeroben Faulung unterworfen, die in der erforderlichen Weise durch Regelung der
Temperatur, der Faulzeit und der Impfung gesteuert wird. Unter diesen Bedingungen
wurden durch bakterielle Einwirkungen etwa 6o bis 650@o der organischen Feststoffe
im Frischschlamm zerlegt und eine beträchtliche Menge von wertvollem Methangas freigesetzt.
Dadurch wird nicht nur der anorganische Anteil in den Feststoffen erhöht, sondern
auch der Gehalt des Faulwassers an löslichen Reaktionsprodukten der biochemischen
Zersetzung und das Verhältnis der Menge Wasser zti den restlichen festen Schwebestoffen.
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Die Dauer der Schlammfaulung (Faulzeit) ist weitgehend abhängig von
der Temperatur und der Gestaltung des Faulraumes. Während die Aufenthaltszeit des
Abwassers in Klärbecken zur Gewinnung von Frischschlamm nur etwa i 1,,'', Stunden
beträgt, ist die Faulzeit in beheizten Schlammfaulbehältern gewöhnlich
30 bis 4o Tage, d. h. 36obis 48om,al länger. Der Rauminhalt der Faulbehälter
muß je Kubikmeter Abwasser täglich das Zwei- bis Dreifache desjenigen des Klärbeckens
betragen. Die Anlagekosten für Faulbehälter sind höher.
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Sobald die Belastung der Anlage über die vorgesehene Leistung steigt,
wird es notwendig, den Faulbetrieb intensiver und schneller zu führen als ursprünglich
vorgesehen. Einige neuzeitliche Schlammfaulanlagen sind so ausgeführt worden, daß
sie als Schnellfauler, d. h. mit einer Faulzeit Vor) 20 bis 25 Tagen betrieben werden
können. Man spart dadurch an Faulraum. In diesem Fall ist eine Aufteilung der Faulung
in zwei oder mehr Stufen nützlich.
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In der ersten Stufe wird der Faulbehälter mit einer Gasdecke, Schwimmdeckenzerstörer,
Beheizung und Mitteln zum wirksamen Durchmischen des Schlammes ausgestattet. Zum
Beispiel wird durch Erwärmung in dieser Stufe auf 35" C 900,/o des möglichen Gasanfalls
in 14 bis 15 Tagen entwickelt und ein großer Teil der organischen Schlammstoffe
zersetzt, so daß weniger feste Schwebestoffe im Faulwasser zurückbleiben. Das Faulwasser
wird jedoch vom Schlamm nicht in der ersten Faulstufe getrennt. Diese 'Trennung
wird vielmehr durch Absetzenlassen in der zweiten (inaktiven) Faulstufe bewirkt,
in der sich der verdünnte Schlamm beruhigt und die ausgefaulten Schlammstoffe unter
Bildung eines schwereren Schlammes absetzen. Hier werden Erwärmung, Schwimmdeckenzerstörung
und Rühren unterlassen. Die Aufenthaltszeit ist zwei Wochen oder länger, um eine
gute Scheidung der absetzbaren, ausäcfaulten Feststoffe vom Faulwasser zu erzielen
und um eine ausreichende Raumreserve zum Ausgleich von Schwankungen im Betrieb der
Schlammbehandlung zur Verfügung zu haben.
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Das Überlaufwasser der Schlammfaulung wird gewöhnlich von der zweiten
Faulstufe in den Zulauf der Kläranlage zurückgeführt. Wenn es infolge ungenügender
Abtrennung der Schwebestoffe; noch schmutzig ist, verunreinigt es nicht nur den
Zulauf zum Abwasserklärbecken, sondern erhöht auch dessen Sauerstoffbedarf. Daher
läßt man in einigen Fällen schlechtes Cberlaufnwasser sich nochmals in einem dritten
Behälter oder einer dritten Behältergruppe absetzen oder behandelt es für sich in
einem Sandfilter od. dgl.
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Um den Faulschwamm soweit \i ie möglich vor dem- Abstof3en einzudicken,
ist es notwendig, aus der zweiten Faulstufe die Höchstmenge an Faulwasser abzuziehen.
Diese Faulwasscrmetige ist um so größer, je höher der Wassergehalt des zur Faulung
gepumpten Frischschlammes ist und je stärker die organische Substanz durch biologische
Einwirkung bei der eigentlichen Faulunä reduziert wurde. Überdies wächst die Menge
der im ablaufenden Faulwasser enthaltenen Feststoffe 1>ci steigender Belastung der
Faulanlage. Wird dünner Frischschlamm in die Faulanlage gepumpt, so wird das Volumen
des ablaufenden Fatili#,assers gröl5cr als das Volttoren des eingedickten Faulschlammcus,
der vom Boden des Faulbcliälters zur Schlubentwässerung abgezogen wird.
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Die Nachteile, die mit dem Abziehen grol5er Mengen von schmutzigem
Faulwasser aus der zweiten Faulstufe verbunden sind, sind vielfältig. Zunächst entsteht
ein beträchtlicher )v`'ärmeverlust, der zu einem zu hohen Heizgasverbrauch zum 1?rwärmen
des Dünnschlammes in der ersten Faulstufe zwingt. Sodann hat die Rückführung des
Faulwassers in das Absetzbecken für das zulaufende Abwasser ein Absetzen des größten
Teils der ausgefaulten Schwebestoffe zusammen mit (lern Frischschlamm zur Folge.
Das bedeutet, daß bereits ausgefaultes Material in die Faulanlage zurückgelangt.
Dieser ständige umlauf von ausgefaulten Schlammstoffen führt schließlich dazu, daß
diese Stoffe sich von Tag zu Tag stärker in den' Faulbehältern anreichern und dort
den Raun) ein-
nehmen, der zur Faulung von FrischsAilamm bestimmt ist. Die
dadurch entstehenden Raumverluste können bis zu 30% des vorgesehenen Faulrautnes
betragen. Außerdem verbrauchest die im Kreislauf gehenden Faulstoffe viel Sauerstop,
wodurch der Sauerstoffbedarf für das zulaufende Abwasser erhöht wird.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren sowohl zur
Schlammentwässerung als auch zur Faulwasserklärung zwischen verschiedenen Faulstufen,
und es ist besonders vorteilhaft für die sog. Schnellfaulung unter Vermeidung der
vorerwähnten Nachteile. Gegenüber den bekannten Faulverfahren ergibt die Erfindung
eine linsparung von mehr als 25@io des Faulraumes in der Primirfaulstufe und 500,o
elcsjettigc-n der Sektindärstttfe.
Durch die Erfindung wird außerdem
die nachfolgende Behandlung des Faulschlammes erleichtert, weil das Volumen des
Naßschlammes geringer ist.
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Die Erfindung umfaßt eine neue und wertvolle Weiterentwicklung und
Anwendung der Grundsätze, die durch Anwendung der Schlammaus# wascheng gemäß der
deutschen Patentschrift 640 199
gefunden wurden. Während bei dem dort beschriebenen
Verfahren die Schlammauswaschung in erster Linie zur Verminderung des Verhältnisses
von biochemisch entstandenem Faulwasser zum festen Schlamm für den ausdrücklichen
Zweck der Einsparung von chemischen Koagulationsmitteln vor der Entwässerung (Vakuumfiltration)
ohne Rücksicht auf die Größe des Faulraumes angewandt wurde, dient die Schlammauswaschung
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in erster Linie dazu, eine Schnellfaulung mit
grüf?erer Wirkung in einem kleineren Faulraum als bisher möglich zu verwirklichen.
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Die vorliegende Erfindung beseitigt nicht nur den nachteiligen Kreislauf
von ausgefaulten Schlammstoffen durch die Anlage, sondern ergibt auch noch folgende
zusätzliche Vorteile in bezug auf die Wirtschaftlichkeit der Schlammfaulung: r.
In der ersten Faulstufe kann mit starker Flüssigkeitsbewegung gearbeitet werden,
um die Fauleng zu beschleunigen und die Bildung einer Schwimmdecke zu utiterdriicketi;
2. das Absetzen der Schwebestoffe wird lieschleutiigt unter Klärung und teilweise
Reinigung des überlaufenden Faulwassers zwischen den Faulstufen: infolge der Beschleunigung
des Absetzens der ausgefaultetl Schlammstolfe wird in 3 bis 4 Stunden ein schwererer
Schlamm mit höherem Feststoffgehalt als bei der üblichen Arbeitsweise in der sekundären
Faulstufe in to bis 15 Tagen Behandlungsdauer erhalten: bei der Beliandlung
voti Dünnschlamm ergibt si; h eine Verdoppelung der Menge von festen Schlammstoffen,
die sich in der zweiten Faulstufe ansammeln; 3. die Funktion des Faulbehälters der
zweiten Faulstufe als Absetzbehälter und damit die Klärung des überlaufenden Faulwassers
der zweiten Stufe wird von diesem auf ein besonderes, viel kleineres Schlammwaschsystem
übertragen; 4. der Raumbedarf der zweiten Faulstufe vermindert sich entsprechend
und ein größerer Teil des Gesamtfaulraumes wird für die eigentliche Schlammfaulung
frei; 5. neben einer wesentlichen Verringerung der Alkalität (Bicarbonatgehalt)
und des. Sauerstoffbedarfs des überlaufenden Faulwassers sowie der Alkalität des
ausgefaulten Schlammes der zweiten Faulstufe wird die Schlußwaschung des Sekundärschlammes
vor der mechanischen Filtration (Saugfilterung) weniger kostspielig, falls der Schlamm
gemäß dem Verfahren der deutschen Patentschrift 6.1o t99 entwässert werden soll.
Dies folgt daraus, daß das erfindungsgemäße Verfahren weniger -\us%vaschilasser
benötigt als die frühere Arbeitsweise.
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Wie bereits erwähnt, ist der Leitgedanke der vorliegenden Erfindung
die Anwendung der Sc111;1tnniausl%aschuitg zwischen vcrscliiedei;e» Fattlstufen,
um dadurch die Fauleng im ganzen wirksamer und mit geringerem Raumbedarf auszuführen
als bisher möglich. Daneben besteht die Erfindung in der Anwendung der Auswaschung
auf den ausgewaschenen Schlamm im Sammelraurri der letzten Schlammfaulstufe, sofern
eine weitere Herabsetzung des Verbrauches von Chemikalien für die Entwässerung des
Schlammes auf Saugfiltern od. dgl. erstrebt wird.
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Unter Schlammauswaschung u. dgl. wird hier die Verdünnung und Vermischung
des ausgefaulten' Schlammes mit einem Wasser, das relativ reiner als das Faulwasser
der biochemischen Schlammfaulung ist, und das darauffolgende Wiederabsetzen der
in dem verdünnten Gemisch suspendierten Feststoffe unter Bildung eines schwereren
Schlammes im Absetzbecken verstanden, aus dem einerseits das überlaufende Wasser
und andererseits der schwere abgesetzte Schlamm entfernt werden.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
schematisch dargestellt.
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Fig. i zeigt in Seitenansicht eine Schlammabsetz-und Faulanlage, die
der einfachsten Ausführungsform der Erfindung entspricht; Fig.2 zeigt eine Weiterentwicklung
der Anlage nach Fig. i mit Anordnung von zwei aktiven Faulstufen und einer inaktiven
Faul- bzw. Schlammsammelstufe; Fig.3 zeigt schematisch in Draufsicht eine Anlage
mit zwei Schlammauswaschbecketi, die in Parallelschaltung zur einstufigen Schlammauswaschung
und -eindickung, zwischen der Primär-und der Sekundärfaulstufe, während des einen
Abschnittes eines Betriebstages und sonst in Serie geschaltet im Gegenstrom zur
vollständigen Schlammauswaschung vor der mechanischen Filtration des Sekundärschlammes
dienen; Fig. 4 zeigt die Ausführung des Verfahrens nach Fig. 3 mit drei Auswaschbehältern
zugleich mit Wiederverwendung und Aufbewahrung des Auswaschwassers.
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Die Gewinnurig des Frischschlammes aus dem zu verarbeitenden Abwasser
ist nur in Fig. i dargestellt und in den anderen Figuren fortgelassen. In allen
Figuren ist für die erste oder aktive Faulstufe eine neuzeitliche Ausführung vorgesehen,
mit Gewinnung und Ausnutzung der Faulgase für die Erwärmung des Schlammes, um eine
Schnellfaulung durchzuführen.
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Nach Fig. i gelangt das unbehandelte und/oder vorbehandelte Abwasser
zunächst in das Absetzbecken a, wo sich die absetzbaren festen Schwebestoffe absetzen
können. Der entstehende Schlamm wird bei b mittels eines mechanischen Schlammräumers
c gesammelt. Die Einrichtung a kann entweder das Vorbecken oder das Nachbecken einer
Reinigungsanlage mit Absetzverfahren und/oder mit biologischer Abwasserklärung sein.
Das in Fig. i mit 33 bezeichnete Gberlaufwasser kann also der Überlauf beider Verfahren
sein.
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Der bei a gesammelte Schlamm wird stetig oder absatzll-cise durch
die Rohrleitungd entfernt und
in die Faulanlage bei i eingeführt;
er gelangt dann durch das Absperrventi12 in die Vormisch-und Umwälzpumpe 3. In dein
Behälter i und der Pumpe 3 wird der Schlamm gemischt und geimpft mit gut gefaultem
Schlamm aus dem Faulbehälter 8 der ersten oder aktiven Faulstufe, die durch die
von dem Ventil 4 beherrschte Rohrleitung 5 mit der Pumpe verbunden ist, die das
Gemisch durch den Erhitzer 6 und die Rohrleitung 7 in den Faulbehälter 8 nahe der
Schlammschwimmdecke fördert. Der Erhitzer 6 besitzt einen Gasbrenner, der mit Faulgas
aus der Leitung 9 gespeist wird und ein Wasserbad, dem Wasser durch die Rohrleitung
io zugeführt wird. Die Abgase der Verbrennung entweichen durch den Schornstein i
i. Die Rohrleitung 7 geht in mehreren Windungen durch den Erhitzer 6, so daß das
Gemisch von Frischschlamm und ausgefaultem Schlamm, das durch die Rohrleitung 7
strömt, von dem Heißwasserbad aufgeheizt wird. Der Faulbehälter 8 wird auf einer
konstanten optimalen Temperatur mittels eines Thermostaten und von diesem gesteuerten
Umlaufsystems gehalten.
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Der Faulbehälter 8 der Primärstufe kann mit einer üblichen schwimmenden
Gasdecke 12 zum Sammeln der Faulgase und mit Gasabzug 13 versehen sein. Die Gasdecke
kann aber auch versenkt oder fest und hochliegend sein. Um eine weitere Bewegung
und Vermischung des Behälterinhalts zum Zweck der Anwendung einer aktiven Faulung,
der Zerstörung der Schwimmdecke und der Einhaltung einer gleichmäßigen Arbeitstemperatur
im Behälter 8 zu erreichen, kann dieser mit zusätzlichen Mischrädern 14 od. dgl.
ausgestattet werden. Wenn Frischschlamm nicht bei i zugeführt wird, kann Absperrventil
2 geschlossen werden. Nach öffnen des Ventils 4 hält dann die Pumpe 3 den Inhalt
des Behälters 8 in Umlauf in jeder gewünschten Weise, um den am Boden sich ansammelnden
Schlamm auf der gleichen Temperatur wie den übrigen Inhalt des Behälters zu halten.
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Das völlig ausgefaulte Material kann vom Boden des Faulbehälters durch
die Rohrleitung 15 abgezogen werden, während schmutziges Faulwasser durch die von
verschiedenen Höhenlagen ausgehenden Rohre 16, 17, 18, 19, 20 usw., die von Ventilen
21 beherrscht werden, in den Sammeltrog 22 für Faulwasser abgezogen wird, das dann
in den Ablauf 23 gelangt. Der Abzug von Schlamm und Faulwasser durch die Rohre 15
bis 2o und 23 kann absatzweise oder stetig, gleichzeitig oder abwechselnd erfolgen.
Wesentlich ist hierbei nur, daß eine starke Faulung des Schlammes aufrechterhalten
wird, unabhängig von den Eigenschaften des in den Sammler 22 ablaufenden Faulwassers.
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Obgleich die Faulbehälter der Sekundärstufe gewöhnlich von einfacherer
Bauart sind als die der ersteren Faulstufe, muß ihr Rauminhalt doch ziemlich groß
sein, weil der Sekundärbehälter mit einer großen Menge Faulwasser und einer geringeren
Menge fester Schlammstoffe, kommend von der ersten Stufe, betrieben wird. Im Sekundärbehälter
wird also die Temperatur des Behälterinhalts schrittweise gesenkt, weiteres Faulgas
aus gewissen festen Stoffen freigesetzt und ein aus gekühlten, nicht mehr gasenden
Feststoffen bestehender, eingedickter Bodenschlamm unterhalb einer oberen Schicht
von teilweise geklärtem Faulwasser abgesetzt. Alle diese Aufgaben und ferner die
Notwendigkeit, eine Raumreserve zum Speichern des schweren Bodenschlammes vorzusehen,
bedingen eine Faulzeit von zwei Wochen oder mehr und einen dementsprechend großen
Rauminhalt der Behälter.
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Faulzeit und Behälterinhalt und damit auch die Kosten für die zweite
Faulstufe «erden durch die Erfindung weitgehend gesenkt, welche die Faulzeit von
zwei Wochen auf wenige Stunden herabsetzt und die Bildung von Cberlaufwasser im
Sekundärbehälter .zum größten Teil vermeidet, indem sie die Klärung des überlaufwassers
dem in Fig. i hinter der ersten Faulstufe dargestellten Schlammauswaschungs- und
-eindickungssystem überträgt.
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Zu diesem Zweck wird Schlamm und Faulwasser, unabhängig von seinem
Gehalt an Schwebestoffen durch irgendwelche oder alle der Rohre 15 bis 20 des Primärfaulbehälters
8 (Fig. i) abgezogen und stetig oder absatzweise oder in etwa gleichmäßig während
einer bestimmten Betriebsperiode in den Mischer 26' eines Absetzbeckens 26 geleitet.
In diesem Mischer wird eine weitere Menge Wasser von geringerer Alkalität zur Verdünnung
zugesetzt. Hierzu kann ein Teil33' des geklärten Abwassers 33 oder irgendein anderes
Wasser aus einer billigeren Quelle benutzt werden, das reiner als das Faulwasser
ist. Das Zusatzwasser wird m einem geeigneten Wassermesser 3:1 abgemessen, Schlamm
und Faulwasser in einem anderen Messer 35, um ein einigermaßen konstantes Verhältnis
von Verdünnungswasser zu den aus dem Faulbehälter kommenden Anteilen im Mischer
26' einzuhalten.
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Bei einer Verdünnung von i Teil des aus deni Faulbehälter abgezogenen
Materials mit 3 bis 5 Teilen reinerem Wasser und einer Durchflußzeit des Gemisches
von etwa 3 Stunden im Absetzbecken 26 ist die Absetzgeschwindigkeit der Schwebestoffe
bedeutend größer als im üblichen zweiten Faulbehälter. Das überlaufende Faulwasser
wird entsprechend unmittelbar im Becken 26 statt im Sekundärfaulbehäl-ter wesentlich
geklärt und ebenfalls im Becken 26 ein schwererer Schlamm erzeugt als im Sekundärbehälter
der Faulung selbst in 2 Wochen, DemgemäfZ wird das Volumen des Schlammes vermindert
und der Raumbedarf der zweiten Faulstufe zum Speichern des Schlammes. Diese Wirkungen
waren nach dem Stand der Technik nicht vorauszusehen.
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Während vergleichsweise klares Faulwasser in die Rohrleitung 36 abgezogen
wird, wird der eingedickte Schlamm durch den mechanischen Schlammräumer 25 in den
Sumpf 37 bewegt, von wo er nach Bedarf mittels der Pumpe 3o durch die Rohrleitung
38 in den zweiten Faul- und Speicherbehälter 24 gefördert wird. Die Verwendung von
relativ kaltem Wasser im Schlammauswaschungssystem
senkt die Temperatur
des Gutes aus dem Primärfaulbehälter, erleichtert das Absetzen der Schwebestoffe
und verlangsamt praktisch die Gasbildung im Sekundärbehälter 24. Dadurch wird das
Absetzen der Feststoffe und die Eindickung des Schlammes in diesem Behälter unterstützt.
In diesem Fall kann eine kleine Menge Cberlaufwasser bei 2o' und 23' aus dem Sekundärbehälter
abgezogen werden. Wenn es genügend klar ist, mag es durch die zum Zulauf der Anlage
führende Rohrleitung 39 oder, falls es noch zu schmutzig ist, zum Schlammauswaschungssystem
zurückgeleitet werden.
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Teile der Schlammschwimmdecke, die vom Faulwasser aus dem Oberteil
des Primärbehälters 8 mitgerissen werden, können unter Umständen auf dem beruhigten
Wasserspiegel im SchlammauswaschungsbeCken 26 aufschwimmen. Da dieses Becken gewöhnlich
offen und zugänglich ist, kann man die sich zum Ablauf 36 bewegenden Stücke der
Schaumdecke leicht durch entgegengesetzt , gerichtete Wasserspritzvorrichtungen
41 benetzen und dadurch die in ihnen enthaltenen Gase freimachen, so daß der Schlamm
zum absetzen gebracht wird. Teile, die sielt auch dann noch nicht absetzen, werden
von der Oberfläche abgezogen.
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Wenn der Schlamm, der vom Boden des Primärfaulbehälters durch das
Rohr 15 abgezogen wird, genügend schwer ist, kann er durch eine Nebenleitung 15'
unmittelbar zur Pumpe und von dort zum Sekundärbehälter 24 geführt werden, während
das schmutzige Gemisch, das im Oberteil des Primärbehälters anfällt, der notwendigen
Auswaschungs- und Eindickungshehandlung im Becken 26 unterworfen wird.
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Die weitgehende Verringerung des Volumens des Schlammes, der ausgefault
den oder die Behälter 8 verläßt, im Auswaschbecken 26 erspart nicht nur Speicherraum
in der zweiten Faulstufe, sondern auch Raum und Einrichtungen hei der weiteren Behandlung
des Schlammes, der durch die Leitungen 38 oder 4o abgeht, sei es, daß er in Schlammteiche
gelangt, mittels Last- oder Eisenbahnwagen oder mit Schiffen abtransportiert wird,
oder einer Nachtrocknung auf Trockenbeeten oder mittels kontinuierlicher Saugfilter
u. dgl. unterworfen wird. Der Sekundärbehälter ist, obgleich er kleiner als sonst
üblich ist, immer dort vorl Wert, wo der eingedickte Schlamm periodisch zu irgendeiner
Weiteren Behandlung abgezogen wird. Selbst wenn der Behälter 24 nunmehr ein offenes
Becken wird, dient er hauptsächlich dazu, Schwankungen bei der Weiterbehandlung
des Schlammes auszugleichen und kaum noch zum Eindicken des Schlammes.
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In Fig. i ist eine Beheizung der zweiten Faulstufe-nicht vorgesehen.
Wenn man dem Schlamm im Sekundärbehälter 2,1 Wärme zuführen würde zwecks weiterer
Zersetzung organischer Anteile des eingedickten Schlammes, so würde der Sekundärbehälter
wie eine aktive Faulstufe arbeiten. In diesem Fall könnte der Primärbehälter 8 kleiner
gehalten werden, um Raum und Zeit für die An-Wendung einer Schnellfaulung zu gewinnen.
Fig.2 zeigt, inwiefern die Schlammauswaschung zwischen zwei aktiven Faulstufen vorteilhaft
angewandt werden kann, bevor sie nochmals zur Schlußverminderung des Schlammvolumens
benutzt wird.
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Indem das Verfahren nach Fig. i das Volumen des Schlammes und des
Faulwassers, das die Primärfaulstufe 8 verläßt, auf etwa die Hälfte des ursprünglichen
Volumens vermindert, vermindert es außerdem den Wärmebedarf zur Erhitzung des eingedickten
ausgewaschenen Schlammes auf die für eine nochmalige aktive Faulung @ optimale Temperatur
im Behälter 24 um 500/a. Gemäß Fig. 2 findet die aktive Faulung in zwei Stufen hintereinander,
nämlich in den Behältern 8 und 8' mit Wärmezufuhr in beiden Stufen statt. Der im
Behälter 8 gernä(3 Fig. 2 benötigte Faulraum ist kleiner als der gemäß Fig. t, weil
die Aufenthaltszeit bzw. die Faulzeit jetzt geringer ist. Allerdings ist auch die
Zersetzung der organischen Verunreinigungen etwas geringer. Indessen findet in dem
teilweise gefaulten Gut im Behälter 26, in dem eine Auswaschungs- und Absetzbehandlung
vorgenommen wird, eine Eindickung und entsprechende Volumverminderung statt, welche
fühlbar den Raumbedarf für den Behälter 8', in w=elchem die Faulung beendet wird,
herabsetzt.
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Gemäß Fig.2 wird das Gemisch von teilweise ausgefaultem Schlamm und
Faulwasser, das vom Behälter 8 über das Auswaschbecken 26 in den Behälter 8' gelangt,
zunächst durch Wärmeaustausch in der Einrichtung 42 gekühlt, dann bei 35 gemessen,
mit Wasser aus der Leitung 33' verdünnt; in welcher der Wassermesser 34 angeordnet
ist, und dann unter Entfernung des Schaumes in dem Schlammauswaschungsbecken 26
eingedickt, wie im vorstehenden erläutert. Das geklärte Überlaufwasser 36 aus dem
Becken 26 wird abgeleitet. Der eingedickte, teilweise ausgefaulte Schlamm wird aus
dem Sumpf 37 mittels der Pumpe 3o durch den Erhitzer 6' und die Rohrleitung 38 in
die zweite aktive Faulstufe 8' gefördert.
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Wenn der Schlamm nicht vom Becken 26 zum Faulbehälter 8' geht, werden
die Ventile 43 und 45 geschlossen. Nach öffnen des Ventils 44 in der Rohrleitung
46 und Anstellen der Pumpe 30 kann der Inhalt des aktiven Faulbehälters 8'
gründlich durch den Erhitzer 6' in Umlauf gebracht und dadurch ähnlich der Behandlung
des Inhaltes des Faulbehälters 8 erhitzt werden.
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Um Wärme zur Wiederherstellung der günstigsten Temperatur für die
Vervollständigung der Faulung im Behälter 8' zu sparen, kann man den aus dem Behälter
8 durch die Rohre 15 und 23 abgezogenen warmen Schlamm und das warme Faulwasser
durch Rohrschlangen oder über Umlenkbleche im Wärmeaustauscher 42 leiten, der ein
aus der Rohrleitung i o' gespeistes Wasserbad enthält. Dieses Wasser wird warm und
fließt dann durch die Rohrleitung 47 zu dem Erhitzer 6', der ähnlich wie der Erhitzer
6 ausgebildet ist. Dem Erhitzer 6' wird Heizgas zwecks einer etwa erforderlichen
zusätzlichen Wärmezufuhr aus dem Faulbehälter
8' zugeführt, der
mit dem Brenner des Erhitzers 6' durch die Rohrleitung 48 in Verbindung steht. Wenn
darüber hinaus noch zusätzlich Heizgas benötigt wird, kann dieses über die gestrichelte
Gasleitung 9' aus der vom Faulbehälter 8 abgehenden Gasleitung 9 entnommen werden.
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Durch den weiteren Abbau der organischen Verunreinigungen in dem eingedickten
Schlamm des Faulbehälters 8' ergibt sich die Möglichkeit, die Größe des Auswaschbeckens
27, welches zum Auswaschen und Eindicken des aus dem Faulbehälter 8' kommenden Schlammes
dient, und außerdem die Menge des in der Einrichtung 50 abgemessenen Verdünnungswassers
zu vermindern. Ferner kann matt infolge der weiteren Verminderung der Feststoffe
durch die aktive Faulung im Behälter 8' eine gewisse Menge des überlaufenden Faulwassers
bei i 9' und 20' in den Sammler 22' und die Leitung 23' entfernen. Ist dieses Faulwasser
genügend geklärt, kann es durch die Leitung 51 abgeleitet werden und der stärker
eingedickte Bodenschlamm wird durch die Leitung 46 und die gestrichelte, von dem
Ventil 44' beherrschte Leitung 57 zur Pumpe 32 gebracht zwecks Speicherung im Sekundärbehälter
24'. Dieser Behälter braucht in gewissen Fällen nicht vorgesehen zu werden; sonst
inag er nützlich sein zum Ausgleichen von Schwankungen bei der verschiedenartigen
weiteren Behandlung des, Schlammes.
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Wenn in dem Behälter 24' eine weitere Eindickung des Schlammes während
der Speicherung eintritt, kann das Faulwasser bei 52 überlaufen und durch die Leitung
39 abgeleitet oder zur Schlammauswaschung zwecks völliger Klärung benutzt werden.
Tatsächlich kann das gesamte Faulgut, das aus dem aktiven Faulbehälter 8' durch
die Leitungen 46' und 23' abgezogen wird, nochmals einer weiteren Schlammauswaschung
und -eindickung im Behälter 27 nach Abmessen in der Einrichtung 35' durch Vermischen
feit abgemessenem Wasser aus der Leitung 49 im Mischbehälter 27' und Absetzenlassen
im Becken 27 unterworfen werden. Das aus diesem Becken bei 36' überlaufende Wasser
kann mit dem Überlauf 36 aus dem Becken 26 vereinigt oder zur Schlammauswaschung
im Becken 26 benutzt werden, wie noch dargelegt wird.
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Der eingedickte ausgewaschene Schlamm, welcher das Auswasch- und Eindickbeckefi
27 verläßt, kann ohne den Behälter 24' zu durchlaufen unmittelbar über die Ventile
53 und Rohrleitung 54 in einen Mischer 55, wo er mit chemischen Koagulationsmitteln
versetzt wird, und er kann dann zu einem kontinuierlichen Filter 56 zwecks weiterer
Entwässerung geleitet werden, oder der eingedickte Schlamm wird im Behälter 24'
zu den bereits erläuterten Zwecken gespeichert, falls das Filter 56 nur zeitweilig
betrieben wird. In diesem Fall wird das Ventil45' in der Leitung 40 geschlossen,
so daß der gespeicherte Sekundärschlamm vom Behälter 24' durch das Ventil 58 und
die gestrichelt gezeichnete Leitung 57' zur Pumpe 32 und zum Filter 56 gelangen
kann. Wenn der im Becken 27 anfallende gewaschene Schlamm ohne vorherige Speicherung
im Behälter 24' filtriert wird, wirkt das Auswaschbecken 27 im wesentlichen in gleicher
Weise, wie in der deutschen Patentschrift 64o 199 angegeben. Indessen ergeben sich
dann, wenn ein Teil oder die Gesamtmenge des C?berlaufwassers, das bei 36' aus dem
Behälter 27 abgezogen wird, zum Verdünnen und Absetzenlassen in dem Schlammwaschsystem
des Beckens 26 zwischen deii aktiven Faulstufen benutzt wird, wesentliche weitere
Vorteile durch die Einsparung von Verdünnungswasser.
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Während die Anordnungen gemäß der Fig. i und 2 zu dem Zweck angewandt
werden zwischen verschiedenen Faulstufen das Schlammvolumen und den Raumbedarf der
Faulung zu vermindern, sowie das Faulwasser zu klären und seinen biochemischen Sauerstoffbedarf
und die aus der Zersetzung sich ergebende Alkalität zu vermindern, sind die in Fig.3
und 4 wiedergegebenen Anordnungen noch zusätzlich für die Lösung der Aufgabe bestimmt,
den gespeicherten Sekundärschlamm zum Zweck der Entwässerung in mechanischen Filtern
vorzubereiten. Das gleiche Schlammauswaschsystem kann so angeordnet werden, daß
es beiden Zwecken dient.
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Die in Fig.3 dargestellte Anordnung ist gecigiiet für Faulanlagen
mit kontinuierlichen Filtern, die zwischen 15 und 33,o der Gesamtarbeitszeit wöchentlich
(168 Stunden), cl. b. zwischen etwa 5 Stunden täglich und 5'1'ageii wöchentlich
bis zu 8 Stunden täglich an 7 Wochentagen benutzt werden. Derartige Betriebsbedingungen
kommen in Anlagen vor, die Schlammfaulung und Saugfiltration ohne Heißtrocknung
des Filterkuchens anwenden. Wenn bei derartigen Anlagen die Schlammauswaschung entsprechend
der Patentschrift 6.1o 199
angewandt wird, kann dasselbe B.eckensysteni benutzt
werden, um zusätzliche neue Vorteile gc#mäl@ der vorliegenden Erfindung zu erzielen.
Dazu ist allerdings eine Änderung in den Rohrverbindungen und in der Arbeitsweise
erforderlich.
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Gemäß Fig. 3 sind zwei Schlamm@iusw,as_ hbeckeii oder ein einziges
Becken finit zwei voneinander getrennten Abteilen 26 und 27 vorgesehen. Sie sind
so angeordnet, daß sie während des gröl5eren Teils eines Betriebstages in Parallelschaltung
wie ein einzelnes großes Becken mit einstufiger Schlammwaschung zwischen verschiedenen
Faulstufen, wie im Zusammenhang mit Fig. i beschrieben, arbeite]]. Während des übrigen
Teils eines Betriebstages, d. h. wenn die Saugfilter zwecks weiterer Entwässerung
des eingedickten Sekundärfaulschlarimes laufen, arbeiten sie jedoch nicht parallel
als eine funktionelle Einheit, sondern im Gegenstrom hintereinander und unabhängig
voneinander. Diese Arbeitsweise gibt andere technische und w-irts,^haftlichc Vorteile
als die früher vorgeschlagene, indem sie gegenüber dem bekannten einen großen Teil
des Faulraumes einspart.
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Unter besonderen Bedingungen schwankt die Ahwassermenge und der Gehalt
des Abwassers an Schwebestoffen je Kubikmeter während 2.1 Sttrlldeil.
Abwassermenge
und Gehalt an Verunreinigungen sind am größten gegen Mittag und am geringsten i
2 Stunden später. Die Abscheidung von Frischschlamm und seine Weiterleitung zur
Faulanlage und zur Schlammauswaschung zwischen verschiedenen Faulstufen und der
Schlußwaschung vor der Saugfiltration kann den Veränderungen im Abwasserzulauf angepaßt
werden. Wenn z. B. der während des Tages angesammelte Frischschlamm zur Faulanlage
während 1 5 oder t 6 Stunden abends oder nachts gepumpt wird, kann eine entsprechende
Menge von Faulgut aus der ersten Faulstufe über eine einstufige Schlammauswaschung
und Eindikkung in die zweite Faulstufe übergeführt werden. Während des übrigen Teils
des Tages gelangt dann kein Frischschlamm in die Faulanlage, und das Schlammauswaschungssystein
kann dann benutzt werden, um den gespeicherten Sekundärschlamm zu waschen zwecks
Vorbereitung für die nachfolgende mechanische Filtration.
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Wenn eine einstufige Schlammauswaschung angewandt und Schlamm und
das schmutzige Faulwasser vom Behälter 8 der ersten Faulstufe in Fig. 3 abgezogen
werden, sind in dem Rohrleitungssystem die Schlammventile 53, 58, 63 und das Ventil
65 für Überlaufauswaschwasser geschlossen, während die Schlammventile 59 (in Leitung
15), 6o (in Leitung 23), bi, 62, 53', 68, die Wasserventile 34 und 34' (in
Leitung 33 bzw. 33') und das C-berlaufauswaschwasserventi164 geöffnet werden. Nach
Anstellen der Pumpen 3o und 32 und Inbetriebsetzung der Mischer 26' und 27' gelangt
das Gut aus der ersten Faulstufe durch die offenen Ventile 59, 6o, bi, 62 in die
Mischer 26' und 27', wo es verdünnt und vermischt mit reinem Wasser wird, das durch
die Regulierventile 34 und 34' der Abzweigungen 33 und 33' der Hauptwasserleitung
33 zuläuft. Das Faulgut aus der ersten Faulstufe 8 und das Verdünnungswasser werden
annähernd gleichgeteilt, so daß die Durchflußzeit durch die Schlammauswaschbecken
26 und 27, die in Parallelschaltung arbeiten, doppelt so groß ist als dann, wenn
diese Becken als getrennte Einheiten in Serie dasselbe Gemisch von Schlamm und Verdünnungswasser
verarbeiten. Dieser einstufige Verdünnungs- und Absetzvorgang gibt genügend Zeit,
um das bei 36 und 36' ablaufende Faulwasser zu klären und einen schweren Schlamm
zur Speicherung in dein Behälter 24 zu erzeugen.
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Dieser schwere Schlamm, der sich gleichzeitig in den Becken 26 und
27 sammelt, wird aus dem Sumpf 37 bzw. 37' mittels der Förderpumpen 30 und 32 durch
die geöffneten Ventile 53' und 68 und die Leitung 38 der zweiten Faulstufe 24 zur
Speicherung zugeführt. Wenn in dem Behälter 24 eine weitere Eindickung des Schlammes
stattfindet, wird das überlaufende Faulwasser bei 20' abgezogen und weiterverwertet,
wie bereits im Zusammenhang mit Fig. i und 2 beschrieben. Da der größte Teil des
aus der Primärfaulstufe 8 kommenden Faulwassers in der Schlammauswaschung zwischen
den Faulstufen entfernt wird, entsteht im Faulbehälter 23. nur eine vergleichsweise
kleine Menge überlaufwasser. Falls Frischschlamm nicht in den Faulbehälter 8 eingeführt
und demgemäß das Schlammauswaschsystem njcht einstufig zwischen den Faulstufen in
Tätigkeit ist, wird es ausgenutzt zum Waschen des im Behälter 24 gespeicherten Schlammes
vor der Entwässerung auf dem Saugfilter. Zu diesem Zweck werden die Schlammventile
59, 6o, 62, 53': 68 das Wasserventil 34' und das Auswaschwasserventil 64 geschlossen.
Hingegen werden die Schlammventile 58, 6i, 63, das Wasserventil 34 und das Schlammauswaschüberlaufwasserventil
65 geöffnet. Wasser fließt nun aus der Leitung 33 durch das geöffnete Wasserm@esserventi134,
dann durch den Mischer 27' in das Auswaschbecken 27; von dort geht das Oberlaufwasser
durch Venti165 und Leitung 66 in und durch den Mischer 26', dann in das Becken 26,
aus dem der Überlauf in die Leitung 36 gelangt. Der Schlamm aus dem Sekundärfaul-und
Speicherbehälter 24 geht in der entgegengesetzten Richtung. Wenn die Pumpen
30 und 32 und die Mischei 26' und 27' laufen, gelangt der Schlamm vom Behälter
24 durch die Leitung 40 und die Ventile 58, 61 in den ersten Mischer 26', wo er
mit Überlaufwasser 66 aus dem Becken 27 verdünnt wird, und gelangt dann in das Becken
26. Der schwere Schlamm, der sich im Becken 26 sammelt, wird mittels der Pumpe 3o
nach Öffnen des Ventils 63 in den Mischer 27' gefördert, wo er erneut verdünnt und
mit Frischwasser vermischt wird, welches in die Anlage nach öffnen des Wassermesserventils
34 gelangt. Der gut gewaschene Schlamm, welcher sich im Becken 27 sammelt, wird
mittels der Pumpe 32 durch das beim Anlassen der Pumpe geöffnete Ventil
53 in den Mischer 55 gebracht, wo dem Schlamm chemische Koagulationsmittel
unter Rühren zugesetzt werden, bevor der Schlamm zwecks weiterer Entwässerung auf
das kontinuierlich betriebene Saugfilter 56 gelangt.
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Das überlaufwasser, welches das Becken 27 durch die Leitung 36 verläßt,
ist nur leicht verschmutzt mit Faulwasser und kann zur Schlammauswaschung im Becken
26 wiederbenutzt werden. Da das Volumen des Schlammes, der im Sekundärbehälter 24
bei einstufiger Auswaschung gespeichert wird, gewöhnlich nur die Hälfte des Volumens
ist, welches das Schlamm-Faulwasser-Gemisch aus der Primärfaulstufe 8 beim Eintritt
in das einstufige Auswaschsystem einnimmt, kann es nun rückwärts durch die Becken
26 und 27 strömen, wenn dieselben in Serie geschaltet sind, mit einem geringeren
Gesamtvolumen an Verdünnungswasser und mit einer längeren Aufenthaltszeit in jedem
Becken als bei einstufigem Auswaschbetrieb.
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Die Ventil- und Behälteranordnung gemäß Fig. 3 kann auch so umgestellt
werden, daß das Becken 26 zur einstufigen Schlammauswaschung und -eindic@ung zwischen
verschiedenen Faulstufen benutzt wird und das Becken 27 in ähnlicher Weise zu einer
einstufigen Auswaschung zwischen dem Behälter 24 und dem Vakuumfilter. Bei dieser
Arbeitsweise können die Becken gleichzeitig für beide Zwecke während eines längeren
Abschnittes eines Tages (16 bis 24 Stunden) benutzt werden.
Die
Zulaufmenge zu den Becken und zur Filteranlage ist dann geringer, so daß die Grö13c
der Becken nicht erhöht zu werden braucht. Das Becken 27 und das Filter 56 können
unabhängin oder gleichzeitig von bzw. mit dem Becken 26 arbeiten.
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Eine derartige gleichzeitige Arbeitsweise aller Becken, wobei der
eingedickte Faulschlamm, der im zweiten Faulbehälter gespeichert wurde, einer zweistufigen
Schlammauswaschung im Gegenstrom vor der Filtration unterworfen wird, ist in Fig.4
dargestellt. Da hier eine längere tägliche Betriebszeit angenommen ist, werden alle
Auswaschbecken kleiner, obwohl nur drei Becken statt zweien vorgesehen sind. Aus
dem Umstand, daß alle Becken gleichzeitig oder annähernd gleichzeitig arbeiten,
ergeben sich weitere Ersparnisse im Wasserverbrauch, indem eine gewisse Menge des
zur Schlußauswaschung des Schlammes im Gegenstrom benutzten Wassers ausgenutzt wird
für die erste Schlammauswaschung und -eindickung.
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Wenn in Fig.4 das Ventil 59' zwischen dem Priinärfaulbehälter 8 und
dem Sekundärfaulbehälter 24 geschlossen und alle anderen Ventile geöffnet sind,
fließt Faulschlamm und schmutziges Faulwasser aus der Primärstufe durch die Leitungen
15 und 23 zum Mischer 26', wo beide mit Wasser, das von der Leitung 49 für reineres
Wasser über den Wassermesser und das Ventil 50 zuläuft, gemischt werden.
Der eingedickte, im Becken 26 anfallende Schlamm wird mittels der Pumpe 3o durch
die gestrichelt gezeichnete Leitung 38 in den Speicherbehälter 24 gefördert.
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Der eingedickte Schlamm aus dem Behälter 24 geht dann durch die Leitung
40 und das Regulier-Z, zur Gegenstromauswaschung in den zwei Beckenabteilen 27 und
28, von denen jedes ungefähr die Hälfte der Leistung des Beckens 26 hat und die
beide so miteinander verbunden sind, daß sie in Serie arbeiten, wie bereits bei
Fig.3 beschrieben. Der Betrieb der Becken 26, 27 und 28 gellt gewöhnlich sowohl
unabhängig voneinander als auch gleichzeitig. Bei gleichzeitigem Betrieb kann eine
weitere Ersparnis an Waschwasser erreicht werden, da alle drei Becken im Gegenstrom
zum gespeicherten Faulschlamm der zweiten Faulstufe, angeordnet zwischen den Becken
26 und dem unmittelbar darauf durchflossenen Becken 27, arbeiten.
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Weil das Volumen des Sekundärfaulschlammes und seine Alkalität vermindert
ist, wird \veiliger Wasser aus denn Wassermesserventil34 benötigt; um sie zu beseitigen.
Ferner ist der Überlauf des Beckens 27 bei 36' vergleichsweise verdünnt und dieser
ganze Überlauf oder ein Teil davon kann zur Wiederverwendung bei der Schlammauswaschung
und -eindickung in dem größeren Becken 26 abgeleitet werden. Die Menge des so zum
Mischer 26' und dem Behälter 26 durch die Leitung 66' abgezweigten Wassers kann,
falls gewünscht, durch Zusatz von Frischwasser aus der Leitung 49 erhöht werden.
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Wenn das oben aus dem Becken 27 ablaufende Wasser 36' vergleichsweise
schmutzig ist, wird es vorteilhaft wie schmutziges Faulwasser behandelt und durch
die Leitung 66' zurückgeführt, so daß es weiter verdünnt wird mit Frischwasser aus
der Leitung 49. Dies bedingt besondere Vorkehrungen, um den größten Teil der Schwebestolie
aus dein Überlauf 66' zusammen finit den Schwebestoffen, die in das ellistufige
Schlammauswaschungssysteni aus dem FaLilbehälter 8 gelangen, zu entferacn.
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Wenn die Schlammaus@%aschtmg nur zwischen verschiedenen Faulstufen
angewandt wird, nämlich ohne Saugfiltration -wie in Fig. i, können die beiden Becken
26 und 27 in Fig. 3 so betrieben werden, daß das Becken 26 benutzt wird, um Schlamm
und schmutziges Faulwasser aus dein ersten Faulbehälter 8 während kurzer Zeiten
täglich aufzunehmen. Dies mag mit oder ohne Zusatz von Wasser aus der Leitung 66
geschehen. Der im Becken 26 gespeicherte Schlamm wird dann langsam und ziemlich
gleichmäßig mit geringer Geschwindigkeit und Verdünnung dem Mischer 27' zugeleitet,
mit genügend Wasser aus der Leitung 33 verdünnt und dann zum Becken 27 zum Eindicken
gebracht. Dadurch ergibt sich genügend Zeit zum Eindicken des Schlammes und zur
Klärung des Gberlaufwassers. Der gewaschene schwere Schlamm, welcher sich im Becken
27 ansammelt, kann dann zu dem Behälter 24 befördert werden oder unmittelbar in
Schlammteiche. Trockenbeete od, dgl.
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Aus dem Vorhergehcilden ist ersichtlich, daß durch die Erfindung,
unabhängig davon, wie debei der Schlußeindickung anfallende Faulschlamm endgültig
behandelt 'wird, ob in Schlammteichen oder durch Verrieseln auf Land oder durch
Entwässerung auf Trockenbeeten oder durch Versenken ins Meer oder durch Entwässerung
in Saugfiltern, wesentliche Vorteile gegenüber der bisher bekannten Schlammfaulung
und -beseitigung erzielt werden.